空间交互视角下中国城市群耕地变化影响因素分析

城镇化发展对耕地变化的影响因素是中国长期关注的热点问题。传统研究较多关注城市个体增长与耕地非农转换间的关系,鲜有关于城市空间联系及协同发展视角下耕地变化影响因素的研究,而随着城市空间交互作用的加强,人口集聚、产业结构调整、基础设施建设等催生出的多元用地需求激化了其与耕地保护间的复杂用地矛盾。城市群是中国当下新型城镇化的主体,从城市群视角探讨耕地变化的影响机制更具前瞻性和现势性。该文采用引力模型与城市流强度模型对城市群空间联系进行度量,从城市与城市群双重尺度出发,构建了耕地非农转换影响因素的多层线性回归分析模型,探索2005—2015年间全国主要城市群耕地变化的影响因素及区域分异特征。结果表明,城市群耕地数量变化的尺度效应和地区分异特征显著。在城市尺度上,耕地变化与农业人口、工业经济及农业科技均呈正相关关系,与城镇化背景下建设用地扩张、经济全球化带来的外资增长存在负相关关系;城市群尺度空间联系指标均与耕地面积变化呈负相关关系。区域差异体现在农业人口、城镇人口规模等级、建设用地面积对内陆城市群耕地面积变化影响较大,而工业化、农业机械化水平在沿海有着更大推动作用;城市群空间经济联系的影响在沿海地区较明显,外向功能作用力则在内陆有所体现。与零模型、半条件模型的对比分析表明,多层线性回归用于城市群耕地变化影响因素研究具有有效性,同时也揭示了不同尺度因素对耕地变化的影响机制,从而为国土空间开发战略下城市群发展与耕地保护提供有力的决策支持。     

2011—2021年黄河中游城市群高质量发展与水资源保护利用耦合关系

[目的]探讨黄河中游城市群高质量发展与水资源保护利用的时空协调关系,为该区域水资源的可持续利用与水生态有效保护提供决策支持和科学依据。[方法]基于黄河中游19个城市2011—2021年高质量发展与水资源保护利用两系统的面板数据,运用组合赋权、耦合协调度模型、地理探测器模型等方法,分析该区域高质量发展与水资源保护利用的耦合协调度及其时空特征。[结果]黄河中游城市群的高质量发展和水资源保护利用水平不断提高,区域间差距逐渐缩小。两个系统的耦合协调度呈现上升趋势,一些地区已从濒临失调转变为初级协调阶段。此外,区域间的耦合协调度呈现正的空间自相关,由西安和郑州市两个中心城市向外呈放射状递减。对外贸易依存度、第三产业产值所占比例对两系统协调度影响较大,且交互因子之间呈非线性加强或双加强关系。[结论]为提升黄河中游城市群高质量发展与水资源保护利用的空间依赖度,应加强区域间合作,优化水资源利用结构,提高水资源管理能力,增加科技投入,提高区域创新能力,积极推动区域协同发展。     

天津市产业碳排放的影响因素及贡献

[目的] 综合考虑“水—土—能—碳”相互关系,研究产业碳排放的影响因素及贡献,为天津市减排决策制定提供一定依据。[方法] 对天津市产业碳排放进行测算,将水土资源因素引入Kaya恒等式,运用LMDI模型计算产业碳排放各影响因素的贡献。[结果] 2004—2018年天津市各产业碳排放均呈现上升趋势;整体来看,水资源经济产出、人口数量促进天津市各产业碳排放,且前者为主要促进因素,水土资源因素抑制各产业碳排放,碳排放强度促进农业碳排放,而抑制其他产业碳排放,人均用地面积抑制农业碳排放,而促进其他产业碳排放;水土资源因素对各产业碳排放影响的变化与水土资源匹配度变化有较好的一致性,单位用地面积用水量越多,其对碳排放的促进作用越大。[结论] 为实现节能减排,应发展节水产业,优化城市水土资源开发利用,发挥水土资源因素对碳排放的抑制作用。     

贵州省城乡人口变化与建设用地扩张的脱钩关系

[目的]研究贵州省人口与建设用地变化的关系,以促进土地资源优化配置。[方法]利用贵州省2000—2017年城乡人口及建设用地数据,采用脱钩模型和GIS空间分析方法,研究城乡人地关系演化过程。[结果]贵州省城镇人口持续增加,乡村人口逐年减少;城乡建设用地面积不断扩大,城镇和乡村建设用地同向增长。2000—2008年,贵州省城乡人口变化与建设用地扩张关系为强负脱勾类型,乡村人口与乡村建设用地变化为强负脱钩类型,城镇人口与城镇建设用地变化为扩张负脱钩类型。农村人口减少伴随着建设用地增加,农村人地关系处于较不合理状态;城镇人口和建设用地二者均增长,但建设用地增幅快于人口增幅。[结论]贵州省应积极推动农村宅基地流转,提高城乡建设用地集约利用水平,促进城乡融合。     

长三角地区城市水资源供给对土地利用结构的影响

[目的]分析长三角地区城市水资源供给对土地利用结构的影响,为制定长三角地区城市水土协调利用政策提供依据,也可为"十三五规划"中节水型社会建设任务的实现提供决策支持。[方法]基于"结构—功能"理论,从城市生产、生活和公共服务三项基本功能出发,分析水资源供给结构对城市土地利用结构变化的影响,并以2001—2014年长三角地区地级及以上城市为样本,构建计量模型。[结果]区域整体范围内,城市生活用水供给量与生活用地规模呈显著的正相关关系,生产用水供给量与生产用地规模也呈正相关关系,而服务用水供给量与公共服务用地规模不显著;就影响程度来看,生活用水与生活用地的回归系数为0.339 3,生产用水与生产用地的回归系数为0.086 7;水资源供给对土地利用结构的影响在不同城市间存在较大差异,城市规模越大,等级越高,其影响也越明显。[结论]研究期内长三角地区水资源供给对生活、生产用地的影响已经显现,并且对生活用地规模的影响远远大于对生产用地规模的影响,而对公共服务用地的影响尚未显现;一旦出现水资源危机,大城市土地资源的开发利用将受到直接影响。     

近30年来滇中城市群生态用地变化轨迹时空演变特征及其驱动机制

[目的]生态用地在维持生态平衡和支撑经济发展方面发挥着重要作用。研究滇中城市群生态用地的时空演变特征和驱动机制对优化生态安全格局、推进云南生态文明建设、筑牢国家西南生态安全屏障具有重要现实意义。[方法]利用Google Earth Engine(GEE)云平台对滇中城市群1990—2020年生态用地进行识别的基础上,采用变化轨迹分析、热点分析和地理探测器对滇中城市群生态用地时空变化轨迹和驱动机制进行了探索。[结果](1)滇中城市群生态用地变化以非生态用地与林地互换为主,并集中发生在林地和非生态用地的过渡地带,而生态用地内部之间(林地和草地)的转换主要发生在研究区北部和南部的山地区域。(2)生态用地变化以低频次变化为主,高频次较少,频次变化在元江干热河谷、金沙江干热河谷区域、滇东滇东南喀斯特地带表现出明显的聚集效应。(3)耕地面积变化是影响滇中城市群生态用地变化的主要驱动力,社会经济因素对生态用地的影响力显著高于自然因素,在自然环境、耕地扩张、生态修复政策等多重驱动下,多因子交互作用对生态用地变化更具解释力。[结论]滇中城市群生态用地破碎,自然环境的改变和人类活动的日益增强极易导致生态用...     

云南省昭通市土地利用时空变化特征及其驱动力

[目的]对云南省昭通市土地利用时空变化特征及其驱动力进行分析,为揭示不同尺度区域土地利用变化规律提供科学依据。[方法]基于昭通市2009—2015年土地利用变更及调查数据,结合人口和社会经济数据,采用信息熵公式计算了昭通市各类用地结构信息熵及其均衡度,采用灰色关联分析方法计算了昭通市各类用地总面积与人口数量和经济社会发展要素之间的关联度。[结果](1)2009—2015年,昭通市农用地总面积呈减少趋势变化,建设用地总面积和其他用地总面积呈上升趋势变化;(2)昭通市耕地面积减少速率最快,土地综合变化度相较其他地区变化较小;(3)昭通市及各县/区各类用地结构也逐步向均衡和稳定方向发展,鲁甸县和巧家县的各类用地结构均衡度最高;(4)第一产业值、第三产业值、人口和城镇化率为建设用地变化主要驱动力,第二产业值为各区县农用地变化驱动力,国内生产总值均影响昭通市各个区县的农用地、建设用地和其他用地变化。[结论]云南省昭通市土地利用变化受人口、社会和经济等不同因素影响,各类土地逐步向均衡和稳定方向发展。     

基于灰色关联分析的武汉市建设用地扩张驱动力实证研究

采用灰色关联分析法探究了2003-2012年武汉市建设用地扩张的驱动因素。研究结果表明,交通条件改善,城乡居民收入增长和人口增加是武汉市近10 a建设用地扩张的主要驱动力;各驱动力因素表现出一定的时间尺度依赖性,交通和人口因素对建设用地短期内快速扩张的推动效应更显著,收入因素的效应则主要体现在长期;宏观经济增长和产业结构调整促进了土地利用的效率和集约水平的提升。     

快速城镇化地区土地利用演变及驱动机制——以巢湖流域为例

[目的]探究巢湖流域土地利用演变特征规律及驱动机制,为实现区域土地资源的优化配置和社会经济的可持续发展提供理论依据。[方法]收集巢湖流域及区县1996—2014年土地利用变更调查及社会经济统计年鉴,运用土地利用数量、程度及空间差异计量模型,以及主成分分析法,采用数据统计软件,模拟巢湖流域土地利用变化演化规律及其驱动因素。[结果]近20a来巢湖流域各土地利用类型均发生变化,但不同土地利用类型变化的总量、变化幅度和变化速度却存在明显差异,耕地、园地、草地减少较为突出,林地略有增加,其他农用地减少将近1/2;建设用地总量增长幅度更大,特别是城镇工矿用地及交通基础设施用地增长迅猛,农村居民点用地略有减少;巢湖全域土地利用程度自2004年之后呈现逐年上升趋势,合肥市辖区及周边县域土地利用开发程度较高,其他区域相对较低;耕地减少率金安区、瑶海区、肥西县、含山县居前,城镇用地增加率肥西县、长丰县、巢湖市位于前列;投资拉动、经济发展、工业推进、人口增加及城镇化是巢湖流域特别是近10a多土地利用变化的主要驱动因素。[结论]巢湖流域加快建设长三角世界级城市群副中心城市及生态文明先行示范区,需进一步优化土地利用空间格局,盘活建设用地存量,提高建设用地效率,走资源节约型与环境友好型的土地利用模式。     

黄河中游地区生态恢复对流域水资源的影响

[目的] 研究黄河中游地区生态恢复对水资源的影响,为流域生态保护和高质量发展提供科学依据。[方法] 利用GIMMS NDVI、ET、土壤水分、地表径流等相关水文数据,基于趋势分析和双累积曲线等方法,探讨生态恢复前后黄河中游地区蒸散发、土壤水分、地表径流的时空变化特征。[结果] 1982-2018年,黄河中游地区植被覆盖度增加了29.72%;在黄河中游地区植被覆盖度增加1%,蒸散发量增加了3~4 mm;在生态恢复区土壤水分呈下降趋势,下降速率为0.001 3%/a;各站点的平均径流量在1961-2018年呈逐年下降趋势,以生态恢复为代表的人类活动对径流量下降起到重要作用。[结论] 由于生态恢复和暖干化的气候背景,黄河中游水资源严重短缺。建议后续黄河中游生态恢复综合考虑水资源,减少人为干扰,以自然植被恢复为主。     

基于CA-Markov模型的宁夏沿黄生态经济带土地利用变化及模拟研究

[目的]研究宁夏沿黄生态经济带2009—2017年土地利用变化特点,并模拟2025年土地利用空间格局,为宁夏沿黄生态经济带土地开发、利用与保护提供引导,为国土空间规划编制提供参考。[方法]基于时间尺度和空间尺度,对宁夏沿黄生态经济带2009—2017年各类用地变化情况进行了分析,计算得出了各类用地转移概率矩阵,并基于CA-Markov模型,对自然发展情景、土地规划情景、耕地和生态保护情景下宁夏沿黄生态经济带2025年土地利用格局进行了模拟研究。[结果] 2009—2017年,宁夏沿黄生态经济带土地利用整体呈现出耕地、其他农用地及各类建设用地不断增加,园地、林地、草地、水域及自然保留地均有所减少的特点;除水域、其他建设用地外,其他各类用地转为城乡建设用地概率普遍较高,特别是耕地转为城乡建设用地概率最高,达到10.65%。[结论]在自然发展、土地规划、耕地和环境保护3种情景下,宁夏沿黄生态经济带2025年土地利用结构仍然以牧草地、耕地、自然保留地为主,但随着城镇化进程加快和基础设施持续完善,城乡建设用地和交通水利用地增加幅度较大。     

基于SWAT和PLUS模型的窟野河流域径流对土地利用变化的响应及预测

[目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果](1)SWAT模型率定期和验证期的R²和NS均>0.7;PLUS模型总体精度为0.877 4,Kappa系数为0.802 1,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km²,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km²;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现“上游低,下游高,西部低,东部高”的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河...     

黄河流域两大区域的土地生态安全动态评价及比较

[目的] 探究山东半岛与黄河几字弯两大区域的土地生态安全水平差异,为实现黄河流域生态保护与高质量发展,推动"共同抓好大保护,协同推进大治理"战略提供现实依据。[方法] 运用熵值法、核密度估计、马尔科夫链与障碍因子模型等方法,对黄河流域两大区域的土地生态安全进行动态评价。[结果] (1)在水平变化上,两大区域的土地生态安全增速均呈"倒U"形态势,山东半岛的土地生态安全水平明显高于黄河几字弯,但黄河几字弯的增长速度更快。(2)在时间上,两大区域土地生态安全均呈现"单核"演变特征,山东半岛区域差异有扩大态势,几字弯区域差异则有缩小态势。在空间上,两大区域均呈现出"东中部高—西部低"的空间分布态势。(3)动态演化特征上,两大区域土地生态安全等级演变具有"路径依赖"与"自身锁定"效应。(4)山东半岛土地生态安全受人均耕地面积、地均化肥农药施用量等影响;黄河几字弯土地生态安全受景观破碎度、森林覆盖率等影响。[结论] 未来山东半岛与黄河几字弯既要根据区域优势分类施策,也要从流域全局出发,协同提升黄河流域土地生态安全水平。     

黄河流域植被变化和产水服务的时空特征分析

[目的]黄河流域是我国重要的生态保护屏障,但其生态环境脆弱,研究黄河流域植被变化与产水服务之间的关系,为其生态建设和高质量发展提供保障。[方法]基于NDVI数据和InVEST模型,采用趋势分析和相关分析方法,将植被变化与水源供给服务相结合,对2001—2020年黄河流域NDVI与产水服务的时序变化和空间特征进行分析,研究NDVI与产水服务的趋势变化和相互关系。[结果](1)黄河流域NDVI与产水深度均呈现增加趋势,增速分别为0.05/10,18.215 mm/10 a, NDVI以明显增长为主,产水深度则以不明显增长为主,此外,流域产水量也不断增长。(2)NDVI与产水深度联系紧密,二者在时间上呈显著正相关,相关系数为0.75(p<0.01),空间上表现出东北正相关-西南负相关的空间分化。(3)较高植被覆盖度下产水深度增加速率最高,不同植被覆盖度下NDVI与产水深度均以正相关为主,但随着植被覆盖度增多,NDVI与产水深度的负相关比例不断增加,表明目前各类植被覆盖度下NDVI对产水的影响均是积极的,但随着植被覆盖度增加,其对产水深度的消极影响也不断增加。[结论]黄河流域NDVI与产...     

金沙江干热河谷典型水电开发对局地气候的影响

[目的] 探究水电开发对局地气候的影响,是预防和减轻水电开发可能带来的负面效应,实现能源的可持续发展与环境保护的重要保障。[方法] 选取金沙江中游的龙开口、观音岩及下游的溪洛渡、向家坝4个典型水电站,运用气候倾向率、M-K趋势检验和小波分析等方法,定量分析了中下游水电局地气温、降水在蓄水前后的月、季、年变化及在水电开发中的突变情况和周期性特征。[结果] (1)蓄水后,水电站对河谷内最高温起抑制作用,最低温起抬升作用;夏季和秋季,下游水电站发挥了降温作用,月平均气温2,6,7,9,10,11月下降显著,而中游水电站调温作用不明显,仅7月平均气温略有下降。(2)蓄水后,各季节降水量均有增加,在4,8,9月增加显著,增幅为0.71~27.95 mm。(3)气温、降水与水电开发相关,中下游水电站的气温、降水在开发中和蓄水后发生不同时间的突变。(4)气温和降水在小波变化周期上呈现相似的特征,蓄水后,局地降水呈现出更显著的周期性,并且具有一定稳定性。[结论] 不同时间尺度上,水电开发在不同河段上影响局地气温和降水的程度不同,受到地理位置、周边环境及蓄水时长的多重因素制约。     

基于熵权TOPSIS和耦合协调模型的四川省土地利用效益耦合协调关系及时空演变特征

[目的]从社会、经济、生态环境3个方面评价区域土地利用效益及其耦合关系有利于实现土地资源的合理配置及优化用地结构。[方法]以四川省21个地市州为研究对象,利用熵权TOPSIS法和耦合协调度模型,构建了2010—2020年四川省土地利用效益的综合评价体系,并基于GIS技术,分析了土地利用的社会、经济、生态环境效益及其耦合协调关系的时空演变特征。[结果](1)四川省各地市州的土地利用综合效益整体上呈上升趋势,空间上具有“西北高东南低”的空间格局;土地利用的经济、生态环境效益整体上具有上升趋势,分别表现为“西高东低”和“中东部高西部低”的空间格局;土地利用社会效益整体上呈下降趋势,具有“中部高两翼低”的空间格局;三大效益在空间均具有较显著的聚集特征。(2)四川省各地市州的土地利用耦合协调等级为4个,总体协调水平不高,以勉强协调为主,其次是濒临失调,具有“中间高两翼低”的空间格局,且耦合等级相同的城市聚集度较高,土地利用效益耦合协调等级在空间分布上需进一步改善。(3)影响四川省地利用效益大小的因子依次为社会>经济>社会经济>社会生态>生态环境效益系统;土地利用效益耦合协...     

长江中上游城市群土地集约利用及与新型城镇化耦合协调时空分异特征

城市群土地集约利用与新型城镇化耦合协调发展是土地管理学研究的核心问题,探讨长江中上游城市群——长江中游和成渝城市群的耦合协调发展水平,以期为中国其他城市群的相关研究提供参考。利用全局主成分分析法、均方差权值法、熵权法进行综合确权以提高评价指标权重精度,采用耦合度模型、协调发展度模型对长江中游和成渝城市群协调发展水平进行了测算、分析与比较,进而利用空间自相关模型探究各城市群土地集约利用与城镇化协调发展水平的空间集聚特征与规律。结果表明:成渝城市群土地集约利用与新型城镇化协调发展水平与长江中游相当,成渝城市群耦合协调态势优于长江中游城市群。具体体现在（1）2004—2013年长江中上游城市群土地集约利用与新型城镇化协调发展水平呈现出持续递增的态势,2013年长江中游和成渝协调发展度相近,均在0.75以上,处于中度协调期,成都、重庆、长沙、武汉、南昌等城市为协调度高值区,德阳、黄石为协调度低值区,其他城市的协调发展水平居中。（2）长江中游协调发展度空间相关性有所降低,由随机分布向弱相异属性集聚转化,而成渝协调发展度空间相关性有所提升,由相异属性集聚向随机分布状态转化,未来有逐步优化为相似属性集聚的态势。